研究者データベース

小水内 俊介(コミズナイ シユンスケ)
情報科学研究院 システム情報科学部門 システム融合学分野
助教

基本情報

所属

  • 情報科学研究院 システム情報科学部門 システム融合学分野

職名

  • 助教

学位

  • 博士(工学)(東北大学)

ホームページURL

J-Global ID

研究分野

  • 情報通信 / 知能ロボティクス
  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス
  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム
  • 情報通信 / ヒューマンインタフェース、インタラクション

職歴

  • 2019年04月 - 現在 北海道大学 大学院情報科学研究院 助教
  • 2013年04月 - 2019年03月 北海道大学 大学院情報科学研究科 助教
  • 2012年04月 - 2013年03月 北海道大学 大学院情報科学研究科 博士研究員
  • 2009年04月 - 2012年03月 東北大学 グローバルCOEプログラム 流動ダイナミクス知の融合教育研究世界拠点 研究支援リサーチ・アシスタント

学歴

  • 2009年04月 - 2012年03月   東北大学大学院   工学研究科   航空宇宙工学専攻
  • 2007年04月 - 2009年03月   東北大学   大学院工学研究科   航空宇宙工学専攻
  • 2003年04月 - 2007年03月   岩手大学   工学部   機械工学科

所属学協会

  • IEEE   日本シミュレーション医療教育学会   日本バーチャルリアリティ学会   日本ロボット学会   日本機械学会   

研究活動情報

論文

  • Koki Ebina, Takashige Abe, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Masafumi Kon, Kiyohiko Hotta, Shunsuke Komizunai, Yo Kurashima, Hiroshi Kikuchi, Ryuji Matsumoto, Takahiro Osawa, Sachiyo Murai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Atsushi Konno, Nobuo Shinohara
    Surgical Endoscopy 2020年09月09日 [査読有り]
     
    Abstract Background Our aim was to characterize the motions of multiple laparoscopic surgical instruments among participants with different levels of surgical experience in a series of wet-lab training drills, in which participants need to perform a range of surgical procedures including grasping tissue, tissue traction and dissection, applying a Hem-o-lok clip, and suturing/knotting, and digitize the level of surgical competency. Methods Participants performed tissue dissection around the aorta, dividing encountered vessels after applying a Hem-o-lok (Task 1), and renal parenchymal closure (Task 2: suturing, Task 3: suturing and knot-tying), using swine cadaveric organs placed in a box trainer under a motion capture (Mocap) system. Motion-related metrics were compared according to participants’ level of surgical experience (experts: 50 ≤ laparoscopic surgeries, intermediates: 10–49, novices: 0–9), using the Kruskal–Wallis test, and significant metrics were subjected to principal component analysis (PCA). Results A total of 15 experts, 12 intermediates, and 18 novices participated in the training. In Task 1, a shorter path length and faster velocity/acceleration/jerk were observed using both scissors and a Hem-o-lok applier in the experts, and Hem-o-lok-related metrics markedly contributed to the 1st principal component on PCA analysis, followed by scissors-related metrics. Higher-level skills including a shorter path length and faster velocity were observed in both hands of the experts also in tasks 2 and 3. Sub-analysis showed that, in experts with 100 ≤  cases, scissors moved more frequently in the “close zone (0  ≤ to < 2.0 cm from aorta)” than those with 50–99 cases. Conclusion Our novel Mocap system recognized significant differences in several metrics in multiple instruments according to the level of surgical experience. “Applying a Hem-o-lok clip on a pedicle” strongly reflected the level of surgical experience, and zone-metrics may be a promising tool to assess surgical expertise. Our next challenge is to give completely objective feedback to trainees on-site in the wet-lab.
  • Koki Ebina, Takashige Abe, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Yo Kurashima, Nobuo Shinohara, Atsushi Konno
    ROMANSY 23 - Robot Design, Dynamics and Control 76 - 83 2020年09月 [査読有り]
  • Noriyo Colley, Hiroki Mani, Shinji Ninomiya, Shunsuke Komizunai, Eri Murata, Hiroka Oshita, Kenji Taneda, Yusuke Shima, Tadayoshi Asaka
    Journal of Medical and Biological Engineering 40 3 340 - 347 2020年06月 [査読有り]
  • Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Tadayoshi Asaka, Hiroki Mani, Hana Takizawa, Sarina Umesawa, Yuya Taira, Eri Murata, Misuzu Nakamura, Sozo Inoue, Satoshi Kanai, Atsushi Konno
    2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII) 2020年01月 [査読有り]
  • Shunsuke Komizunai, Noriyo Colley, Atsushi Konno
    2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII) 2020年01月 [査読有り]
  • Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoshi Kanai, Shinji Ninomiya
    SAGE Open Nursing 6 2020年01月 [査読有り]
     
    Background To provide safe tracheal suctioning, the American Association of Respiratory Care guideline discusses the length of suctioning catheter, but the most effective tracheal suctioning catheter technique is still unknown. Objective The aim of this study is to compare the amount of simulated secretion produced by five different handlings of a catheter at two different viscosities and in two different models to discover the most effective suctioning maneuver in the various mucus conditions. Design In vitro experimental design. Methods The amount of secretion aspirated by our researcher's manipulation of a suctioning catheter was measured. The tip of the catheter was recorded using a high-speed video camera to visualize the secretion motion. Results The most effective suctioning technique differed depending on the viscosity of the secretion. There were no significant differences between five suctioning methods applied to high-viscosity phlegm in a tracheal membrane model, but the flexion technique was the most efficient for low-viscosity secretion. Conclusions Our results imply that the flexion technique was reasonably safe and the most effective of these five methods for low-viscosity secretion.
  • Koki EBINA, Takashige ABE, Shunsuke KOMIZUNAI, Teppei TSUJITA, Kazuya SASE, Xiaoshuai CHEN, Madoka HIGUCHI, Jun FURUMIDO, Naoya IWAHARA, Yo KURASHIMA, Nobuo SHINOHARA, Atsushi KONNO
    SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 13 4 191 - 200 2020年 [査読有り]
  • 小水内 俊介, 浦岡 雅史, 近野 敦
    計測自動制御学会論文集 56 5 310 - 316 2020年 [査読有り]
  • 気管内吸引手技中の視線計測による看護師と看護学生の習熟度の比較
    竹内 由佳, コリー 紀代, 二宮 伸治, 小水内 俊介, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 近野 敦
    医工学治療 31 3 171 - 180 (NPO)日本医工学治療学会 2019年11月 [査読有り][通常論文]
     
    本研究では視線計測に基づく教育評価項目や評価指標の抽出を目的とし、気管内吸引シミュレーション中の看護師と看護学生を対象に両眼構成視線計測装置(Pupil、Pupil Labs社)を用いた視線計測により手技の所要時間、視線の停留回数・停留時間、停留点移動速度を比較した。視線計測後には、NASA-TLXを用いて作業負担度を調査した。その結果、所要時間、視線の停留時間、視線の停留回数・停留時間に有意差が認められた。作業負担度には有意差が見られなかったことから、両群とも模擬環境において同等のストレスがあったと推測される。不慣れな環境においてもパフォーマンスに差が現れることから、手技の所要時間や視線の停留回数・停留時間は習熟度を評価する客観的な指標となりうることが示された。(著者抄録)
  • Ryosuke Shirai, Xiaoshuai Chen, Kazuya Sase, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Atsushi Konno
    2019 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE) 2019年09月 [査読有り]
  • Koki Ebina, Takashige Abe, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, Xiaoshuai Chen, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Yo Kurashima, Nobuo Shinohara, Atsushi Konno
    2019 58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE) 2019年09月 [査読有り]
  • Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Atsushi Konno, Satoshi Kanai, Tadayoshi Asaka, Eri Murata, Hiroki Mani, Nozomi Takahashi, Noriyo Colley
    International Journal of Automation Technology 13 4 490 - 498 2019年07月05日 [査読有り]
     
    This paper describes a next-generation nursing education simulator, the endotracheal suctioning training environment simulator (ESTE-SIM), which is capable of interactively reproducing vital reactions. With the spread of home treatment, care providers who have received a certain level of nursing education should be increased, not limited to conventional health-care professionals. A great gap exists between simulations under restricted conditions that have been practiced in conventional nursing education and those in the actual clinical site, thus creating a burden on nurses and patients. If a simulator that approaches real clinical situations can be developed, it will not only contribute to lessening the burden on nurses but also improve the quality of nursing care. The ESTE-SIM, which simulates endotracheal suctioning, can measure the movements of the suction catheter inserted in the trachea. The measurement information is used to estimate the progress of the nursing maneuver, which is then used to reproduce vital reactions, including dynamic facial expression changes based on projection mapping and monitor-displayed vital signs. To design and control the vital reactions, a mathematical model to determine the behavior of the simulator is formulated based on the actual measurement data of the vital reactions of patients and the experiential knowledge of nurses. By integrating these element technologies, we developed a novel interactive nursing education simulator capable of recreating typical vital reactions that occur during the basic endotracheal suctioning maneuver.
  • 長内 真理乃, コリー 紀代, 小水内 俊介, 二宮 伸治, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 近野 敦
    日本小児呼吸器学会雑誌 30 2 172 - 180 日本小児呼吸器学会 2019年 [査読有り][通常論文]
     
    気管内吸引は、気管や気管支粘膜などの損傷や損傷に伴う大量出血、低酸素症、嘔吐、疼痛といったリスクがあり侵襲度が高い技術であるとされる。より実践的な指導により免許取得後の安全な吸引を実施するためにも、客観的な数値や尺度による評価が必要になるが、気管内吸引技術の習熟度を示す指標を検討している先行研究は多くはない。そこで本研究はモーションキャプチャを用い、気管内吸引シミュレーション中の看護師群と看護学生群の習熟度の評価指標や教育項目を検討した。また、NASA-TLXを用いて精神的負担感を調査した。動作解析より、所要時間、左手背総移動距離、左右の手背の停留回数・停留時間について群間に有意差が認められ、NASA-TLXの結果からは学生群の方が時間の余裕のなさや作業結果への不満足というストレスが大きいことが示された。従って、これらが気管内吸引の習熟度の客観的評価項目として有用である可能性が示唆された。(著者抄録)
  • 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治, コリー 紀代
    日本シミュレーション医療教育学会雑誌 7 89 - 93 日本シミュレーション医療教育学会 2019年 [査読有り][通常論文]
  • 二宮伸治, COLLEY Noriyo, 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 高橋望, 浅賀忠義
    日本シミュレーション医療教育学会雑誌 6 92 - 98 2018年09月18日 [査読有り][通常論文]
  • コリー 紀代, 清水 弘美, 高橋 望, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 大塚 健, 浅賀 忠義
    医学教育 49 2 117 - 125 (一社)日本医学教育学会 2018年04月 [査読有り][通常論文]
     
    背景:在宅医療の高度化により、気管内吸引等の高度ケアを担う人材の育成が喫緊の課題である。方法:気管内吸引を行う看護師と看護学生の眼球運動を測定し、気管内吸引中の認知・判断面を含めた多重タスク構造を気管内吸引オントロジーとして可視化した。結果:構築された気管内吸引オントロジーの階層構造からは、手順という手続き的知識のみならず、医療機器に関する知識、気管内吸引が無効であった際の選択肢に関する知識など、多岐にわたった専門知識が要求される行為であることが示された。考察:オントロジーは「できる」能力の範囲や評価すべき能力の定義を示す教育評価ツールとしても活用の可能性がある表現法と考えられた。(著者抄録)
  • 二宮 伸治, コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 高橋 望, 浅賀 忠義
    日本シミュレーション医療教育学会雑誌 6 92 - 98 日本シミュレーション医療教育学会 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 浅賀 忠義, 高橋 望, コリー 紀代
    日本シミュレーション医療教育学会雑誌 6 99 - 103 日本シミュレーション医療教育学会 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 小水内俊介, 小貫督仁, WU Meng Hung, 辻田哲平, 近野敦
    日本ロボット学会誌 35 7 548 - 556 一般社団法人 日本ロボット学会 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    This paper presents a walking control system for biped robots on loose soil. The proposed method realizes long time continuous walking and stable stopping on sand. Characteristics of the proposed system is landing position (modification) control. In this control, as a balance index, amount of CoM position modification is utilized. Considering past modification history, amount of current landing position modification is decided. In oder to evaluate the proposed control system, the small humanoid robot performed walking, stepping and turning on sand.
  • Shunsuke Komizunai, Keisuke Nishizaki, Kyohei Wada, Takuya Kijima, Atsushi Konno
    JRM 28 6 790 - 798 2016年12月 [査読有り][通常論文]
  • Xiaoshuai Chen, Kazuya Sase, Atsushi Konno, Teppei Tsujita, Shunsuke Komizunai
    Journal of Biomechanical Science and Engineering 11 4 2016年 [査読無し][通常論文]
     
    Dissection and removal of lesion areas are fundamental operations in brain surgeries. Therefore, damage and fracture models are needed to simulate dissection and removal operations. Generally, brain tissues show strong ductility however, conventional fracture or damage models cannot reproduce ductile fractures well. In this paper, a simple damage and fracture model of brain parenchyma is proposed for real-time haptic surgery simulations. Although the proposed model does not require iterative calculation, it can reproduce ductile fracture while maintaining sufficient accuracy. The finite element method (FEM) is used to perform numerical simulations. In the proposed damage model, it is assumed that micro-damage begins when von Mises stress exceeds a certain threshold in an element, and the micro-damage grows with increased von Mises stress. The stiffness decreases as the micro-damage grows. When the integrity of an element becomes smaller than a certain threshold, the element is removed to express the occurrence of a fracture. These steps were formulated algorithmically. In order to verify the proposed damage and fracture model, tensile tests were conducted using porcine brain parenchyma. Parameters for the proposed damage model were identified using the results of the tensile tests. Tensile test simulations were performed using the identified parameters. The simulations effectively reproduced the stress-strain curves obtained in the tensile tests using porcine brain tissues.
  • Rajat Mittal, Atsushi Konno, Shunsuke Komizunai
    1ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING COMMUNICATION CONTROL AND AUTOMATION ICCUBEA 2015 29 - 34 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    This paper describes the implementation of walking motion of HOAP-2 Humanoid in OpenHRP simulation. We put forward the existing knowledge on humanoid walking in a concise and straightforward manner and integrate it to make the humanoid walk. We make use of the concept of Zero Moment Point (ZMP) for stability analysis and Cart Table Model to determine the relation between Zero Moment Point and Centre of Mass for generating a walking motion pattern. The walking motion pattern is generated in Matlab which is then fed to OpenHRP simulation to test stable walking of the humanoid. The paper also discusses some stabilization algorithms which have been implemented on the humanoid in order to account for variations like surface unevenness and backlash which are encountered by the humanoid during walking in the real world.
  • Meng-Hung Wu, Atsushi Konno, Shuhei Ogawa, Shunsuke Komizunai
    2014 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA) 3446 - 3451 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    This research aims to create a framework of transporting an object by multiple humanoid robots. In this work, a symmetric hybrid position/force control is adapted to two humanoid robots. The reference object position and attitude are given by an operator online, and the two humanoid robots generate its whole body motion to follow the reference object position properly. The result of proposed method is verified with a dynamics simulation.
  • Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoko Abiko, Xin Jiang, Masaru Uchiyama
    International Journal of Humanoid Robotics 9 4 2012年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Most of the studies on biped walking on even or uneven terrain have assumed stiff ground. This paper proposes a dynamic contact model between foot and loose soil. The proposed contact model provides sinkage of the foot, slip of the sole and reactive force acting on the foot on loose soil. Sinkage of the foot and slip of the sole are calculated utilizing terramechanics model, which are important characteristics for biped robot to walk on loose soil. Reactive force acting on the foot on loose soil is calculated using spring-damper model between the foot and the deformed ground. By applying the proposed contact model to a usual dynamics simulator, dynamic sinkage and slip phenomenon during biped walking on loose soil are simulated. Additionally, in order to verify the simulation result, experiments were carried out using a humanoid robot. © 2012 World Scientific Publishing Company.
  • Teppei Tsujita, Atsushi Konno, Shunsuke Komizunai, Yuki Nomura, Tomoya Myojin, Yasar Ayaz, Masaru Uchiyama
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HUMANOID ROBOTICS 9 2 2012年06月 [査読有り][通常論文]
     
    In order to exert a large force on an environment, it is effective to apply impulsive force. We describe the motions in which tasks are performed by applying impulsive force as "impact motions." This paper proposes a way to generate impact motions for humanoid robots to exert a large force and the feedback control method for driving a nail robustly. The impact motion is optimized based on a three dimensional model using sequential quadratic programming (SQP). In this research, a nailing task is taken as an example of impact motion. A dominant parameter for driving a nail strongly is revealed and motions which maximize the parameter are generated considering the robot's postural stability. In order to evaluate the proposed scheme, a life-sized humanoid robot drives nails into a plate made of chemical wood. The optimized motion is compared with a motion designed heuristically by a human. Average driving depth is clearly increased by the proposed method.
  • Yasar Ayaz, Atsushi Konno, Khalid Munawar, Teppei Tsujita, Shunsuke Komizunai, Masaru Uchiyama
    International Journal of Advanced Robotic Systems 8 4 98 - 109 2011年09月01日 [査読有り][通常論文]
     
    Humanoid robots posses the unique ability to cross obstacles by stepping over or upon them. However, conventional 2D methods for robot navigation fail to exploit this ability and thus design trajectories only by circumventing obstacles. Recently, global algorithms have been presented that take into account this feature of humanoids. However, due to high computational complexity, most of them are very time consuming. In this paper, we present a novel approach to footstep planning in obstacle cluttered environments that employs a human-like strategy to terrain traversal. Design methodology for obstacle stepping over motion designed for use with this algorithm is also presented. The paper puts forth simulation results of footstep planning as well as experimental results for the stepping over trajectory designed for use with hardware execution of the footstep plan.

講演・口頭発表等

  • Influences of peripheral visual field loss on sensory reweighting system during quiet standing in virtual reality environment
    Taneda K, Mani H, Kato N, Komizunai S, Ishikawa K, Maruya T, Takamatsu Y, Asaka T
    Neuroscience 2019 ポスター発表
  • Ryosuke Shirai, XiaoShuai Chen, Kazuya Sase, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Atsushi Konno
    58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2019, Hiroshima, Japan, September 10-13, 2019 2019年
  • Koki Ebina, Takashige Abe, Shunsuke Komizunai, Teppei Tsujita, Kazuya Sase, XiaoShuai Chen, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Yo Kurashima, Nobuo Shinohara, Atsushi Konno
    58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2019, Hiroshima, Japan, September 10-13, 2019 2019年
  • Alireza Bilesan, Saeed Behzadipour, Teppei Tsujita, Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno
    12th Asian Control Conference, ASCC 2019, Kitakyushu-shi, Japan, June 9-12, 2019 2019年
  • JaeSung Yang, Teppei Tsujita, Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno
    12th Asian Control Conference, ASCC 2019, Kitakyushu-shi, Japan, June 9-12, 2019 2019年
  • 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 二宮伸治, 浅賀忠義, 高橋望, コリー紀代
    日本シミュレーション医療教育学会雑誌 2018年09月
  • コリー紀代, 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 中村美鈴, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 二宮伸治
    日本小児呼吸器学会 2018年08月
  • コリー紀代, 清水弘美, 大塚健, 金井理, 近野敦, 二宮伸治, 浅賀忠義, 小水内俊介, 萬井太規, 村田恵理, 高橋望, 井上創造
    医工学治療 2018年03月
  • 小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治
    日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集 2018年
  • 鈴木孝二郎, 小水内俊介, 近野敦
    計測自動制御学会北海道支部学術講演会論文集 2018年
  • コリー紀代, 小水内俊介, 村田恵理, 稲村道子, 玉置美香, 山田真代, 八柳千佳子, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治
    日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集 2018年
  • 鈴木孝二郎, 白井亮輔, 月本啓太, 三谷拓巳, 小水内俊介, 近野敦
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2017年12月
  • 斉藤直矢, 小水内俊介, 辻田哲平, 近野敦
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2017年12月
  • 奥田悠斗, 小水内俊介, 近野敦
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2017年12月
  • 田中諒, 斉藤直矢, 小水内俊介, 辻田哲平, 近野敦
    計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 2017年12月
  • 熟練看護師の視線計測による気管内吸引オントロジーの構築  [通常講演]
    コリー 紀代, 清水 弘美, 高橋 望, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 二宮 伸治, 大塚 健, 浅賀 忠義
    医学教育 2017年08月
  • 紫藤 紀行, 佐瀬 一弥, 小水内 俊介, 辻田 哲平, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2017年05月 

    By using a surgery simulator, young doctors can train in surgical techniques to get essential skills and knowledge of surgery. In addition, surgeons can make a surgical plan and verify it. We have developed a neurosurgery simulator that can simulate surgical procedures in craniotomy such as brain retraction to expose a deep brain lesion. The simulator used virtual reality technology such as immersive display and haptic device to give a sense of presence. In this study, we simulated brain retraction and brain tumor resection to confirm operation verification and realistic sensation of the simulator.

  • 斉藤 直矢, 小貫 督仁, 小水内 俊介, 辻田 哲平, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2017年05月 

    In this paper, I describe turning walk on loose soil of a humanoid robot. I propose landing position control to curb ZMP deviation on loose soil. I inspected effectiveness which is use a miniature humanoid robot.

  • 浦岡 雅史, 小水内 俊介, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2017年05月 

    In the design and development of UAV (unmanned aerial vehicle), application of a variable pitch propeller which can freely change the propeller angle is expected. In this presentation, we report the frequency response of thrust change with propeller pitch angle input.

  • 奥田 悠斗, 小水内 俊介, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2017年05月 

    We developed and evaluated aerial force sense presentation device which can independently provide a sensation of translation and rotation. The user holds the device by his or her hand and perceives a sensation of translation and / or rotation. By generating a sensation of translation using a vibration speaker and use two vibration speakers, the device provide a sensation of rotation. By deflecting each sensation of vibration speaker mechanistically, this device can provide sensations with multiple degrees of freedom with small number of vibration speaker. We evaluated the device by tests that user answered a direction of sensation which provided randomly.

  • Shunsuke Komizunai, Kyohei Wada, Takuya Kijima, Atsushi Konno
    SII 2016 - 2016 IEEE/SICE International Symposium on System Integration 2017年02月 
    © 2016 IEEE. This paper described a interaction system with midair images projected by using mist screen. In comparison with the previously developed system, the new system has some advantages as follows: visibility and presence of midair images, tracking accuracy of a finger tip, interactivity with midair images. In the system, three new components: a high-power mist screen generation device, an accurate hand motion tracking method and a proper screen surface calibration algorithm are introduced. These advantages enhance quality of experience in interaction with midair images and enable quantitative evaluation of performance of the system. In the results of user evaluation test, positions of a CG object as midair image and user's finger tip are well corresponding. These results indicate that, position of midair images in the system can be recognized easily, and the system shows excellent performance as a midair image display system.
  • 小貫督仁, 小水内俊介, 辻田哲平, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2016年06月 

    Humanoid robots have been expected to perform cooperation work and severe labor instead of humans. In case of engineering works or the disaster relief, it is assumed that conditions of ground surface are uneven and soft ground as sand, snow and clay. Therefore, humanoid robots must have ability of walking on such conditions of ground surface. However, in the studies of biped walking, humanoid robots are put on a rigid and at flat floor have been premised. Therefore, the walking ability on loose soil is very important, and it will expand application field of humanoid robots. In this study, landing position control is proposed to realize the attitude stabilization on loose soil for humanoid robots. Landing position control is combined with previous attitude stabilization system. By performing the stepping experiments on loose soil, the effectiveness of landing position control is verified.

  • 木島卓也, 和田恭坪, 小水内俊介, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2016年06月 

    Using midair image display which makes high quality virtual experience. Mist screen is a one of the midair image display system. In recent years, multi viewpoint observation is being developed for use many projectors, but this system get complexly. In this study, a display system for interactive free viewpoint midair images is developed. The system realized free viewpoint observation for use mist screen and move projector in front of user.

  • 小水内俊介, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2016年06月 

    There are some problems to downsize a mist screen formation device as a midair image display from the aspect of mist/air flow in the narrow internal structure and screen formation. This paper proposes new structure to realize stable screen formation and higher visibility of midair images. Density of mist for the screen and air-curtain effect are improved.

  • 小水内 俊介, 佐藤 佳吾, 西崎 圭祐, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2015年05月 
    A tactile device which utilizes a 3 degree of freedom small parallel mechanism is developed. The device presents pressure sensation, two directional share force and vibration at a user's fingertip. The device is designed to be used together with a glove type device. The whole system including the tactile device and the glove type device is expected to present various sensation to the user's hand.
  • 西崎 圭祐, 佐藤 佳吾, 小水内 俊介, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2015年05月 
    Haptics is important as well as visual presentation to provide high quality virtual experience. Conventional haptic devices have large overhanging drive mechanisms from the outline of the hand, it is possible to spoil the quality of visual information. This paper describes a glove type haptic device designed compactly by using a small drive mechanism using the SMA.
  • 小水内俊介, 佐藤佳吾, 西崎圭祐, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年05月
  • 西崎圭祐, 佐藤佳吾, 小水内俊介, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2015年05月
  • 小水内 俊介, 近野 敦
    日本バーチャルリアリティ学会大会論文集 Proceedings of the Virtual Reality Society of Japan, Annual Conference 2014年09月
  • 小水内俊介, 近野敦
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2014年09月
  • 小水内俊介, 小貫督仁, 葛西光希, 杉本泰章, 永安伸大, 近野敦
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2014年09月
  • 永安伸大, 近野敦, 辻田哲平, 佐瀬一弥, 小水内俊介
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2014年09月
  • 佐瀬 一弥, 近野 敦, 辻田 哲平, 福原 洸, 陳 暁帥, 小水内 俊介
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014年05月 
    This paper proposes a parallelization method for brain tumor resection simulation using General Purpose Graphics Processing Unit (GPGPU). The simulation is performed by using corotational FEM for fracture handling. However, the calculating cost is too high to execute in real-time. The bottlenecks of the simulation are solving linear system of equation and assembly procedure of global stiffness matrix. In order to achieve real-time simulation, we apply the large scale parallelization using GPGPU to the bottlenecks. The proposed method optimizes memory consumptions and calculations by taking account of symmetry property of the stiffness matrices. This paper shows that the proposed method enables the simulation to run in around one and half times faster than the case of multi-core CPU parallelization.
  • 佐瀬 一弥, 近野 敦, 辻田 哲平, 福原 洸, 陳 暁帥, 小水内 俊介
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014年05月 
    This paper proposes a stable method for simulating brain tumor resection. During resection, soft tissues deform with local large rotation which is unacceptable with the small deformation theory. Furthermore, fracture simulation requires high computing cost and topology change which leads the simulation unstable. In order to calculate the large rotational deformation, we adopted corotational FEM. In addition, a stable element removal method for fracture simulation is developed. The method handles the singularity of tetrahedral mesh in real-time. Two simple fracture simulations show that these implementations works well. Finally, a brain tumor resection simulation is performed, in which instability is successfully avoided. These facts show that proposed methods are effective for simulating brain tumor resection.
  • 永安伸大, 近野敦, 辻田哲平, 辻田哲平, 佐瀬一弥, 小水内俊介
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2014年05月
  • 永安 伸大, 近野 敦, 辻田 哲平, 佐瀬 一弥, 小水内 俊介
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014年05月 
    This paper proposes a method for real time suture simulation of soft tissue by using corotational FEM. A proposed method is divided into two parts. First, simulaiton of the process of thread going through soft tissue was realized by collision detection between thread and soft tissue and by the penalty method to define reaction force between tissues. During suturing, self-collision between one part of the soft tissue and another part occured. Therefore, the penalty method was used to deal with the self-collision. Second, simulation of the process of a suture needle piercing into soft tissue was realized by collision detection between suture needle and soft tissue and by using a coarse method to update collision points to reduce calculation cost.
  • 佐瀬一弥, 近野敦, 辻田哲平, 辻田哲平, 福原洸, CHEN XiaoShuai, 小水内俊介
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2014年05月
  • 小貫 督仁, 小水内 俊介, 近野 敦
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014年05月 
    When a humanoid robot walks on loose soil such as sand and snow, it is important for the humanoid robot to roughly estimate the dynamic behavior of the loose soil. This paper discusses a dynamic model of loose soil. Sand is taken as an example of loose soil. A mock-up of a foot of the humanoid robot with different loads is dropped onto the sand, and the relationship between the sinkage and ground reaction force generated on the mock-up is investigated. Based on the experimental results, a dynamic sink model of the sand is discussed. The parameters of the model are determined by performing dynamic simulations so that the error between the simulation result and experimental result is minimized.
  • 小貫督仁, 小水内俊介, 近野敦
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2014年05月
  • 佐瀬一弥, 近野敦, 辻田哲平, 辻田哲平, 福原洸, CHEN XiaoShuai, 小水内俊介
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2014年05月
  • 星野佑太, 小水内俊介, 富田将茂, 安孫子聡子, 辻田哲平, 近野敦, 内山勝
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2012年05月
  • 星野 佑太, 小水内 俊介, 富田 将茂, 安孫子 聡子, 辻田 哲平, 近野 敦, 内山 勝
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2012年05月 
    Assuming that a humanoid robot is used in living environment of human, it must maintain its balance to various unknown disturbance. A purpose of this study is to achieve fall avoidance with stepping motion against the large impulsive force. Methods to generate stepping motion can be roughly divided into two types: offline method and online method. A stepping motion generated offline has problems that the short step length is not enough to avoid falling down and the long step length accelerates falling. Therefore, this paper proposes a method to generate stepping motion online depending on falling process. Additionally, the effectiveness of the proposed method is confirmed experimentally.
  • 小水内俊介, 近野敦, 安孫子聡子, 内山勝
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2011年09月
  • 小水内 俊介, 近野 敦, 安孫子 聡子, 内山 勝
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2011年05月 
    This paper addresses walking simulator of a biped robot on loose soil. Sinkage model which can calculate dynamic sinkage of foot on loose soil is proposed. Additionally, to record the past ground condition, a recording method of a footprint map is proposed. By applying these proposed methods, walking of a biped robot on loose soil is simulated realistically.
  • 小水内俊介, 近野敦, 安孫子聡子, 内山勝
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2010年06月
  • 野村勇樹, 小水内俊介, 菊地隆浩, 近野敦, 内山勝
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2010年06月
  • 小水内俊介, 近野敦, 安孫子聡子, 内山勝
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2010年
  • 小水内 俊介, 近野 敦, 安孫子 聡子, 内山 勝
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2010年 
    This paper addresses contact dynamic model between loose soil and feet of a legged robot. Most of studies for biped robots have assumed the floors as undeformable rigid ones. This paper deals with a locomotion of a biped robot on deformable loose soil like sand. Since the ground reaction force varies according to the contact condition between the feet and ground in case of loose soil, it is necessary to formulate mathematically this relationship. The ground reaction force can be analyzed in the two conditions: static and driving state. In the static state, the ground reaction force is determined by the sinkage of feet, the pressure distribution under feet. In the driving state, besides the factors in static state, the sinkage by slipping also affects the ground reaction force. The approach for calculating the ground reaction force in these situations is proposed.
  • 野村 勇樹, 小水内 俊介, 菊地 隆浩, 近野 敦, 内山 勝
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2010年 
    The robots are expected to perform daily tasks in human environment. To realize such a robotic system, it is necessary to develop intelligent robotic technology to observe the environmental condition and to accomplish tasks. In practice, it is required to create a robot system which is robust against changes of tasks and environments. This study aims to create such a robust robot system by using RT component. As an example of a daily task performed by the robot, the task of clearing dishes is selected. This paper presents simulation result of the task with several types of robots by applying common RT component.
  • 辻田 哲平, 小水内 俊介, 野村 勇樹, 大輪 拓矢, 近野 敦, 内山 勝
    ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2008年06月 
    In order to exert a large force on the environment beyond the limitation of actuators, it is effective to apply impulsive force. We describe the motions that perform tasks by applying impulsive force as "impact motion." In this research, a nailing task is taken as an example of impact motion. To drive a nail skillfully, it is imperative to exert large force to a target point with precision. This paper presents evaluation of optimized motion based on virtual mass dynamics model. In order to evaluate the motion, experiments are carried out using a life-sized humanoid robot HRP-2. The position accuracy of the top head, validity of the contact dynamics model and effect of impulsive force on stability are discussed.
  • 辻田哲平, 小水内俊介, 野村勇樹, 大輪拓矢, 近野敦, 内山勝
    日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集(CD-ROM) 2008年06月
  • 辻田哲平, 小水内俊介, 野村勇樹, 大輪拓矢, 西井文哉, 明神智也, 近野敦, 内山勝
    日本ロボット学会学術講演会予稿集(CD-ROM) 2007年09月

その他活動・業績

  • Takashige Abe, Koki Ebina, Madoka Higuchi, Jun Furumido, Naoya Iwahara, Masafumi Kon, Kiyohiko Hotta, Shunsuke Komizunai, Yo Kurashima, Hiroshi Kikuchi, Ryuji Matsumoto, Takahiro Osawa, Sachiyo Murai, Atsushi Konno, Nobuo Shinohara JOURNAL OF UROLOGY 203 E686 -E686 2020年04月 [査読無し][通常論文]
  • Noriyo Colley, Shunsuke Komizunai, Shinji Ninomiya, Tadayoshi Asaka, Hiroki Mani, Hana Takizawa, Sarina Umesawa, Yuya Taira, Eri Murata, Misuzu Nakamura, Sozo Inoue, Satoshi Kanai, Atsushi Konno 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII) 500 -503 2020年01月 [査読有り][通常論文]
  • 一人称視点で熟練者の身体動作と視線を追体験可能な没入型看護教育システム ESTE-VR
    小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 高橋 望, 二宮 伸治 日本シミュレーション医療教育学会雑誌 7 118 -118 2019年08月 [査読無し][通常論文]
  • 吸引カテーテル操作に応じた生体反応を呈するプロジェクションマッピングシミュレータ ESTE-SIM
    小水内 俊介, コリー 紀代, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 高橋 望, 二宮 伸治 日本シミュレーション医療教育学会雑誌 7 118 -119 2019年08月 [査読無し][通常論文]
  • 白井亮輔, 陳暁帥, 佐瀬一弥, 小水内俊介, 辻田哲平, 近野敦 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 19th ROMBUNNO.1A3‐12 2018年12月 [査読無し][通常論文]
  • 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 二宮伸治, 浅賀忠義, 高橋望, コリー紀代 日本シミュレーション医療教育学会雑誌 6 126 2018年09月18日 [査読無し][通常論文]
  • 視線移動量を用いた気管内吸引シミュレータの教育評価の検討
    コリー 紀代, 小水内 俊介, 近野 敦, 金井 理, 浅賀 忠義, 中村 美鈴, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 二宮 伸治 日本小児呼吸器学会雑誌 29 (Suppl.) 108 -108 2018年08月 [査読無し][通常論文]
  • コリー紀代, 清水弘美, 大塚健, 高橋望, 近野敦, 小水内俊介, 金井理, 二宮伸治, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 浅賀忠義 医学教育 49 (Suppl.) 205 2018年07月01日 [査読無し][通常論文]
  • コリー紀代, 玉置美香, 山田真代, 八柳千佳子, 稲村道子, 近野敦, 小水内俊介, 金井理, 二宮伸治, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 浅賀忠義 小児保健研究(Web) 77 (Suppl) 205 (WEB ONLY) 2018年05月31日 [査読無し][通常論文]
  • コリー 紀代, 玉置 美香, 山田 真代, 八柳 千佳子, 稲村 道子, 近野 敦, 小水内 俊介, 金井 理, 二宮 伸治, 井上 創造, 村田 恵理, 萬井 太規, 浅賀 忠義 小児保健研究 77 (講演集) 205 -205 2018年05月 [査読無し][通常論文]
  • 小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治 日本呼吸療法医学会学術集会プログラム・抄録集 40th 257 2018年 [査読無し][通常論文]
  • 二宮伸治, 小水内俊介, 村田恵理, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 萬井太規, 高橋望, コリー紀代 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集 40th 260 2018年 [査読無し][通常論文]
  • コリー紀代, 小水内俊介, 村田恵理, 稲村道子, 玉置美香, 山田真代, 八柳千佳子, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集 40th 258 2018年 [査読無し][通常論文]
  • 小水内俊介, コリー紀代, 近野敦, 金井理, 浅賀忠義, 井上創造, 村田恵理, 萬井太規, 高橋望, 二宮伸治 日本呼吸療法医学会学術総会プログラム・抄録集 40th 257 2018年 [査読無し][通常論文]
  • コリー紀代, 清水弘美, 大塚健, 金井理, 近野敦, 二宮伸治, 浅賀忠義, 小水内俊介, 萬井太規, 村田恵理, 高橋望, 井上創造 医工学治療 30 (Supplement) 128 2018年 [査読無し][通常論文]
  • COLLEY Noriyo, 清水弘美, 高橋望, 小水内俊介, 近野敦, 金井理, 二宮伸治, 大塚健, 浅賀忠義 医学教育 48 (Suppl.) 230 2017年08月01日 [査読無し][通常論文]
  • 佐瀬 一弥, 近野 敦, 辻田 哲平, 福原 洸, 陳 暁帥, 小水内 俊介 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014 "3A1 -B03(1)"-"3A1-B03(4)" 2014年05月24日 [査読無し][通常論文]
     
    This paper proposes a stable method for simulating brain tumor resection. During resection, soft tissues deform with local large rotation which is unacceptable with the small deformation theory. Furthermore, fracture simulation requires high computing cost and topology change which leads the simulation unstable. In order to calculate the large rotational deformation, we adopted corotational FEM. In addition, a stable element removal method for fracture simulation is developed. The method handles the singularity of tetrahedral mesh in real-time. Two simple fracture simulations show that these implementations works well. Finally, a brain tumor resection simulation is performed, in which instability is successfully avoided. These facts show that proposed methods are effective for simulating brain tumor resection.
  • 佐瀬 一弥, 近野 敦, 辻田 哲平, 福原 洸, 陳 暁帥, 小水内 俊介 ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集 2014 "3A1 -B04(1)"-"3A1-B04(4)" 2014年05月24日 [査読無し][通常論文]
     
    This paper proposes a parallelization method for brain tumor resection simulation using General Purpose Graphics Processing Unit (GPGPU). The simulation is performed by using corotational FEM for fracture handling. However, the calculating cost is too high to execute in real-time. The bottlenecks of the simulation are solving linear system of equation and assembly procedure of global stiffness matrix. In order to achieve real-time simulation, we apply the large scale parallelization using GPGPU to the bottlenecks. The proposed method optimizes memory consumptions and calculations by taking account of symmetry property of the stiffness matrices. This paper shows that the proposed method enables the simulation to run in around one and half times faster than the case of multi-core CPU parallelization.
  • Fall Avoidance of a Humanoid Robot with Online-stepping Motion
    星野 佑太, 小水内 俊介, 富田 将茂, 安孫子 聡子, 辻田,哲平, 近野 敦, 内山 勝 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'12 講演論文集 1A2-N02 2012年 [査読無し][通常論文]
  • Biped Walking of a Humanoid Robot on Loose Soil
    Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoko Abiko, Masaru Uchiyama 4th GMSI International Symposium, University of Tokyo, Global Center of Excellence for Mechanical Systems Innovation, Tokyo, Japan 2012年 [査読無し][通常論文]
  • Walking Simulation of a Biped Robot on Loose Soil using Footprint Map
    小水内 俊介, 近野 敦, 安孫子 聡子, 内山 勝 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会''11 講演論文集 2P2-I10 2011年 [査読無し][通常論文]
  • Slip Characteristics Identification for Biped Walking of a Humanoid Robot on Sand
    Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoko Abiko, Masaru Uchiyama Proceedings of Eighth International Conference on Flow Dynamics, Sendai, Japan 622 -623 2011年 [査読無し][通常論文]
  • Development of the Dynamics Simulator for Biped Robot on Loose Soil
    小水内 俊介, 近野 敦, 安孫子 聡子, 内山 勝 第28回日本ロボット学会学術講演会予稿集 2D1-4 2010年 [査読無し][通常論文]
  • Biped walking of a humanoid robot on sand
    Shunsuke Komizunai, Atsushi Konno, Satoko Abiko, Masaru Uchiyama Proceedings of the Sixth International Conference on Flow Dynamics 608 -609 2010年 [査読無し][通常論文]

特許

  • 特願2017-022532:力覚発生装置  2017年02月09日
    小水内俊介, 奥田悠斗

受賞

  • 2019年09月 SICE Annual Conference International Award Application Award
     A Measurement System for Skill Evaluation of Laparoscopic Surgical Procedures 
    受賞者: Koki Ebina;Takashige Abe;Shunsuke Komizunai;Teppei Tsujita;Kazuya Sase;Xiaoshuai Chen;Madoka Higuchi;Jun Furumido;Naoya Iwahara;Yo Kurashima;Nobuo Shinohara;Atsushi Konno
  • 2019年03月 計測自動制御学会 SI2018優秀講演賞(1)
     生体反応を呈する喀痰吸引シミュレータESTE-SIMのための生体反応モデル(酸素飽和度および心拍数) 
    受賞者: 小水内俊介;コリー紀代;二宮伸治;近野敦
  • 2019年03月 計測自動制御学会 SI2018優秀講演賞(2)
     脳神経外科手術支援ブレインシフトAR 表示 
    受賞者: 白井亮輔;陳暁帥;佐瀬一弥;小水内俊介;辻田哲平;近野敦
  • 2019年03月 計測自動制御学会 SI2018優秀講演賞(3)
     可変ピッチプロペラクアッドチルトロータドローンの性能検証 
    受賞者: 浦岡雅史;小水内俊介;近野敦
  • 2018年09月 日本小児呼吸器学会コ・メディカル部門 優秀演題賞
     視線移動量を用いた気管内吸引シミュレータの教育評価の検討 
    受賞者: コリー紀代;小水内俊介;近野敦;金井理;浅賀忠義;中村美鈴;井上創造;村田理恵;萬井太規;二宮伸治
  • 2017年12月 計測自動制御学会 SI2017優秀講演賞
     提示力偏向機構を用いた携帯型 6 自由度力覚提示装置の開発 
    受賞者: 奥田悠斗;小水内俊介;近野 敦
  • 2012年03月 The 4th GMSI International Symposium Best Poster Presentation Award
     
    受賞者: 小水内 俊介
  • 2010年12月 2010 IEEE/SICE International Symposium on System Integration Best Paper Award Finalist
     
    受賞者: 小水内 俊介

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 実時間動力学シミュレーションと複合現実を用いた手術支援システム
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2018年04月 -2022年03月 
    代表者 : 近野 敦, 佐瀬 一弥, 辻田 哲平, 安孫子 聡子, 小水内 俊介, 陳 暁帥, 七戸 俊明
     
    腹腔鏡手術は低侵襲で患者への負担が少ない反面,手術器具操作の自由度が制限される,器具から受ける力を術者が感じにくい,カメラに死角が存在する,出血時の止血が難しい,などの理由により高度な手術手技が要求される.本研究は,腹腔鏡手術中のヒューマンエラーを未然に防ぎ,安全性を高めつつ手術を容易にする手術支援システムを開発することを目的とする. この目的の達成のために,研究開発項目を大きく,1手術支援システムの開発,2アニマル実験での手術支援システムの評価,に分け,小課題として,1-1手術手技の定量的評価法の確立,1-2医用画像からの臓器モデル自動生成法の確立,1-3臓器変形・発生応力実時間推定,1-4臓器プロジェクションマッピング,2-1アニマル実験での手術手技の記録と解析,2-2臓器変形,発生応力実時間推定の実験・評価,2-3手術支援システムの評価・検証,を設けた.平成30年度は1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1の小課題に取り組んだ. 課題1-1, 2-1では,赤外線反射マーカーを取り付けた腹腔鏡手術器具(把持鉗子,はさみ鉗子,持針器,血管用クリップ結紮器)を用いて,40名の泌尿器科外科医(そのうち泌尿器腹腔鏡技術認定医は9名)および5名の医学生にブタ臓器を用いたリンパ節郭清と腎実質縫合を行ってもらい,熟練医師と初学者で,どのような指標で有意差が生じるのかを解析した. 課題1-2,1-3では,医用画像から臓器の有限要素モデルを「埋め込み」と呼ばれる手法で半自動的に生成する手法を開発し,その臓器有限要素モデルを用いて模擬手術での反力と変形を実時間で計算するシミュレーション技法を開発した. 課題1-4では,実時間手術シミュレーションで予測した臓器の状態を実際の患者に投影して表示する技術の開発に取り組んだ.
  • 能動的に喀痰を狙う自動気管内吸引システムの開発補助事業
    公益財団法人JKA:機械振興事業 研究補助 複数年研究
    研究期間 : 2020年04月 -2022年03月
  • ⼈⼯呼吸器の運⽤とそれに伴う様々な処置・ケアを包括的に扱える⽣体反応を呈⽰する看護シミュレータの開発
    公益財団法人 中谷医工計測医工計測技術振興財団:緊急⽀援 新型コロナウィルス感染症対策助成プログラム
    研究期間 : 2020年07月 -2021年06月
  • インタラクティブな人工呼吸器ケア用看護教育シミュレータの開発
    公益社団法人ノーステク財団:市場動向対応型研究支援事業
    研究期間 : 2020年12月 -2021年03月 
    代表者 : 岸敬介, コリー紀代, 小水内俊介
  • 即時判断力と巧緻性を向上する3D映像投影シミュレーターの開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2017年04月 -2020年03月 
    代表者 : コリー 紀代, 金井 理, 近野 敦, 二宮 伸治, 中村 美鈴, 浅賀 忠義, 井上 創造, 小水内 俊介, 萬井 太規, 村田 恵理
  • VR技術を活用した看護師等へのトレーニングツールの開発
    公益社団法人ノーステク財団:医療機関ニーズ対応型開発補助金
    研究期間 : 2019年10月 -2020年03月 
    代表者 : 岸敬介, コリー紀代, 小水内俊介
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2015年04月 -2018年03月 
    代表者 : 近野 敦, 冨永 悌二, 中川 敦寛, 辻田 哲平, 小水内 俊介, 陳 暁帥
     
    脳神経外科手術では,手術部位の3次元位置を計測し手術前に撮影した患者のCT画像やMRI画像を重畳することで病変部の位置を手術者に視覚提示するニューロナビゲータが広く用いられている.しかし手術中の脳脊髄液漏出や腫瘍除去によって引き起こされるブレインシフトと呼ばれる脳変位により,ナビゲーションが不正確になるという問題があった.本研究では,実時間動力学手術シミュレーションにより,ブレインシフトや応力分布を実時間で手術者に提示できるシステムを開発した.また,CTやMRIなどの医用画像から,実時間動力学手術シミュレーションで用いる患者の脳の有限要素モデルを半自動で生成する手法を開発した.
  • 多視点視可能な空中映像表示媒体としてのミストスクリーンの性状最適化
    公益財団法人クリタ水・環境科学振興財団:国内研究助成 萌芽研究
    研究期間 : 2016年10月 -2017年09月 
    代表者 : 小水内 俊介
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 近野 敦, 小水内 俊介
     
    複数ロボット協調物体搬送ではリーダー・フォロワー型協調制御が盛んに研究されてきたが,リーダーが動作を始めてからフォロワーがその力に応じて動作計画を行うため,二足歩行ロボットではその動作の時間遅れにより転倒する危険性がある.そこで本研究では,全てのロボットが対等に動作する対称型協調制御を開発した.動力学シミュレーションで,リーダー・フォロワー型協調制御ではヒューマノイドロボットの何台かが転倒に至るような搬送速度でも,提案する対称型協調制御では全てのロボットが転倒することなく物体搬送が可能であることを示した.2台の実ヒューマノイドロボットを用いて物体搬送実験を行い,提案手法の有効性を確認した.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2014年04月 -2017年03月 
    代表者 : 小水内 俊介
     
    本研究課題では,二足歩行ロボットが砂のような軟弱地面上で転倒することなく歩行を継続するための歩行安定化技術の開発を目指す.軟弱地面の動的変形挙動を表すモデルを構築し,軟弱地面歩行シミュレーションを可能とした.反復的なシミュレーションと実験から,軟弱地面歩行における安定性指標を複数見出した.小型ヒューマノイドロボットを用いた砂上歩行実験において,開発した歩行安定化制御システムにより数十歩におよぶ歩行を転倒することなく完了した.
  • 全周多視点視可能な触れる空中映像の表示装置
    北海道大学大学院情報科学研究科:若手特別研究費(重点配分経費)
    研究期間 : 2016年04月 -2017年03月 
    代表者 : 小水内 俊介
  • 空中立体映像の触感を伴うマニピュレーションのための視覚・力触覚統合多次元情報提示システム
    総務省:戦略的情報通信研究開発推進事業 (SCOPE)
    研究期間 : 2015年04月 -2016年03月 
    代表者 : 小水内 俊介
  • 空中映像とのインタラクションのためのグローブ型力触覚提示装置
    公益社団法人ノーステク財団:研究開発助成事業(若手研究人材・ネットワーク育成補助金)
    研究期間 : 2014年04月 -2015年03月 
    代表者 : 小水内 俊介

教育活動情報

主要な担当授業

  • 応用数学演習Ⅰ
    開講年度 : 2019年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : ベクトル空間,線形写像,連立方程式,固有値,勾配,発散,回転,ストークスの定理

大学運営

委員歴

  • 2020年12月 - 現在   日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス部門   事務局
  • 2018年11月 - 現在   IFToMM ROMANSY2020   Steering Committee
  • 2015年09月 - 2016年12月   IEEE/SICE SII2016   Steering Committee


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